C++调用GDAL库读取并输出tif文件，并计算斑块面积输出景观指数：ＣＳＤ
部分源码选自GDAL库的官方网址：www.gdal.org，其余的代码为笔者自己编写。
1 // readfile.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 2 // 3 /* 4 part of the codes were cite from: http://www.gdal.org/gdal_tutorial.html 5 and remaining of code were created :by www.cnblogs.com/AmatVictorialCuram/ 6 and please mark the site if you cite the program fo commercial of publication. 7 */ 8 #include "stdafx.h" 9 #include <iostream> 10 #include "gdal.h" 11 #include "gdal_priv.h" 12 /**/ 13 #include <iomanip> 14 #include <fstream> 15 using namespace std; 16 /**/ 17 int minLabel(int a,int b); 18 19 int maxLabel(int a,int b); 20 21 double csd(int *Parea,int length); 22 23 int main() 24 { 25 /* 26 part of the codes were cite from: http://www.gdal.org/gdal_tutorial.html 27 and remaining of code were created :by www.cnblogs.com/AmatVictorialCuram/ 28 and please mark the site if you cite the program fo commercial of publication. 29 */ 30 const char *pszFilename="E:\\tif/fragstats/sample.tif"; 31 GDALDataset *poDataset; 32 33 GDALAllRegister(); 34 35 poDataset = (GDALDataset *) GDALOpen( pszFilename, GA_ReadOnly ); 36 if( poDataset == NULL ) 37 { 38 cout<<"file read error!"<<endl;; 39 } 40 double adfGeoTransform[6]; 41 42 printf( "Driver: %s/%s\n", 43 poDataset->GetDriver()->GetDescription(), 44 poDataset->GetDriver()->GetMetadataItem( GDAL_DMD_LONGNAME ) ); 45 46 printf( "Size is %dx%dx%d\n", 47 poDataset->GetRasterXSize(), poDataset->GetRasterYSize(), 48 poDataset->GetRasterCount() ); 49 50 if( poDataset->GetProjectionRef() != NULL ) 51 printf( "Projection is `%s'\n", poDataset->GetProjectionRef() ); 52 53 if( poDataset->GetGeoTransform( adfGeoTransform ) == CE_None ) 54 { 55 printf( "Origin = (%.6f,%.6f)\n", 56 adfGeoTransform[0], adfGeoTransform[3] ); 57 58 printf( "Pixel Size = (%.6f,%.6f)\n", 59 adfGeoTransform[1], adfGeoTransform[5] ); 60 } 61 62 GDALRasterBand *poBand; 63 int nBlockXSize, nBlockYSize; 64 int bGotMin, bGotMax; 65 double adfMinMax[2]; 66 67 poBand = poDataset->GetRasterBand( 1 ); 68 poBand->GetBlockSize( &nBlockXSize, &nBlockYSize ); 69 printf( "Block=%dx%d Type=%s, ColorInterp=%s\n", 70 nBlockXSize, nBlockYSize, 71 GDALGetDataTypeName(poBand->GetRasterDataType()), 72 GDALGetColorInterpretationName( 73 poBand->GetColorInterpretation()) ); 74 75 adfMinMax[0] = poBand->GetMinimum( &bGotMin ); 76 adfMinMax[1] = poBand->GetMaximum( &bGotMax ); 77 if( ! (bGotMin && bGotMax) ) 78 GDALComputeRasterMinMax((GDALRasterBandH)poBand, TRUE, adfMinMax); 79 80 printf( "Min=%.3fd, Max=%.3f\n", adfMinMax[0], adfMinMax[1] ); 81 82 if( poBand->GetOverviewCount() > 0 ) 83 printf( "Band has %d overviews.\n", poBand->GetOverviewCount() ); 84 85 if( poBand->GetColorTable() != NULL ) 86 printf( "Band has a color table with %d entries.\n", 87 poBand->GetColorTable()->GetColorEntryCount() ); 88 /***** 89 Reading Raster Data 90 *****/ 91 float *pafScanline; 92 int nXSize = poBand->GetXSize(); 93 int nYSize=poBand->GetYSize(); 94 95 //读取图像的nXSize*nYSize数据 96 pafScanline = (float*) CPLMalloc(sizeof(float)*nXSize*nYSize);//创建指针 97 poBand->RasterIO( 98 GF_Read,//第一个参数表示要读入数据还是写入数据 99 0, 0,//nXOff, nYOff表示读取或者写入图像数据的起始坐标图像的左上角坐标为（0,0） 100 nXSize, nYSize,/*nXSize, nYSize表示读取或者写入图像数据的窗口大小,nXSize表示宽度, 101 nYSize表示高度,均使用像素为单位,该宽度和高度是从第二个和第三个参数处开始计算。 102 这两个参数和第二第三个参数一起表示就是,读取和写入图像的窗口位置和大小。*/ 103 pafScanline, //指向存储数据的一个指针 104 nXSize, nYSize,//指定缓冲区的大小 105 GDT_Float32, 106 0, 0 ); 107 // poBand->RasterIO( GF_Read, 0, 0, nXSize, nYSize, pafScanline, nXSize, nYSize, GDT_Float32, 0, 0 ); 108 cout<<"列数：nXSize="<<nXSize<<endl; 109 cout<<"行数：nYSize="<<nYSize<<endl; 110 //system("pause"); 111 112 113 114 //创建nXSize*nYSize的float数组 115 float **data=new float *[nXSize];//每列有nXSize列,data数组的大小与dataLabel数组的大小相同,类型不同 116 int **dataLabel=new int *[nXSize];//创建标签数组,有nYSize行,nXSize列 117 int t=0,i=0,j=0; 118 for(int i=0;i<nYSize;i++)//nYSize行 119 { 120 dataLabel[i]=new int [nXSize]; 121 data[i] = new float [nXSize]; 122 } 123 124 cout<<"输出元数据数组data："<<endl; 125 for(int i=0;i<nYSize;i++) 126 { 127 for(int j=0;j<nXSize;j++) 128 { 129 data[i][j]=pafScanline[t++]; 130 cout<<setw(4)<<data[i][j]; 131 } 132 cout<<endl; 133 } 134 cout<<endl; 135 //system("pause"); 136 cout<<"输出标签数组dataLabel数组："<<endl; 137 for(int i=0;i<nYSize;i++) 138 { 139 cout<<endl; 140 for(int j=0;j<nXSize;j++) 141 { 142 dataLabel[i][j]=nYSize*nXSize; 143 cout<<setw(4)<<dataLabel[i][j]; 144 } 145 } 146 //system("pause"); 147 cout<<endl; 148 cout<<"联通区域标记算法开始："<<endl; 149 dataLabel[0][0]=1;//把左上角的第一个标签赋值为1 150 int indexcolor=1; 151 for(i=0;i<nYSize;i++) 152 { 153 for(j=0;j<nXSize;j++) 154 { 155 if(i==0) 156 { 157 if(j==0) 158 continue; 159 if(data[i][j]==data[i][j-1]) 160 dataLabel[i][j]=dataLabel[i][j-1]; 161 else 162 { 163 dataLabel[i][j]=++indexcolor; 164 } 165 continue; 166 } 167 if(j==0) 168 { 169 if(data[i][j]==data[i-1][j]) 170 { 171 if(dataLabel[i-1][j]<dataLabel[i][j]) 172 dataLabel[i][j]=dataLabel[i-1][j]; 173 } 174 if(data[i][j]==data[i-1][j+1]) 175 { 176 if(dataLabel[i-1][j+1]<dataLabel[i][j]) 177 dataLabel[i][j]=dataLabel[i-1][j+1]; 178 } 179 if(dataLabel[i][j]==nYSize*nXSize) 180 { 181 dataLabel[i][j]=++indexcolor; 182 } 183 continue; 184 } 185 //if(edgeCheckL(i,j) && data[i][j]==data[i][j-1])//左边的, 186 if(j>0 && data[i][j]==data[i][j-1]) 187 { 188 if(dataLabel[i][j-1]<dataLabel[i][j]) 189 dataLabel[i][j]=dataLabel[i][j-1]; 190 191 192 } 193 //if(edgeCheckLU(i,j) && data[i][j]==data[i-1][j-1])//左上角的 194 if((i>0 && j>0)&& data[i][j]==data[i-1][j-1]) 195 { 196 if(dataLabel[i-1][j-1]<dataLabel[i][j]) 197 dataLabel[i][j]=dataLabel[i-1][j-1]; 198 } 199 //if(edgeCheckU(i,j) && data[i][j]==data[i-1][j])//上面的 200 if(i>0 && data[i][j]==data[i-1][j]) 201 { 202 if(dataLabel[i-1][j]<dataLabel[i][j]) 203 dataLabel[i][j]=dataLabel[i-1][j]; 204 } 205 //if(edgeCheckUR(i,j) && data[i][j]==data[i-1][j+1])//右上角的 206 if((i>0 && j<nYSize-1) && data[i][j]==data[i-1][j+1]) 207 { 208 if(dataLabel[i-1][j+1]<dataLabel[i][j]) 209 dataLabel[i][j]=dataLabel[i-1][j+1]; 210 } 211 if(dataLabel[i][j]==nYSize*nXSize) 212 dataLabel[i][j]=++indexcolor; 213 } 214 } 215 //system("pause"); 216 cout<<endl; 217 cout<<"输出第一次标记数组"<<endl<<endl; 218 for(i=0;i<nYSize;i++) 219 { 220 for(j=0;j<nXSize;j++) 221 { 222 cout<<setw(3)<<dataLabel[i][j]; 223 } 224 cout<<endl; 225 } 226 //system("pause"); 227 cout<<"合并首次生成的标签数组。。。。"<<endl<<endl; 228 229 //合并：像素值相同，但是标签不同，就把标签值大的变为小的。 230 for(i=0;i<nYSize;i++)//行 231 { 232 for(j=0;j<nXSize;j++)//列 233 { 234 if(i==0)//第0行,只判左边的！ 235 { 236 if(j==0)//第一个元素 237 { 238 j=1;//跳过第一个元素，直接从第二个元素：data[0][1]判断 239 //判断并执行合并： 240 if(data[i][j-1]==data[i][j] && dataLabel[i][j-1]!=dataLabel[i][j])//像素值相同 && 标签不同：合并！ 241 { 242 //把所有的大标签替换为当前两个标签中的一个较小的值 243 //执行一次遍历 244 //cout<<"第"<<i<<"行"<<"第"<<j<<"列："<<"第"<<++replace<<"次替换"<<endl; 245 for(int m=0;m<nYSize;m++) 246 { 247 for(int n=0;n<nXSize;n++) 248 {//把大的标签替换为小的标签 249 if(dataLabel[m][n]==maxLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i][j-1])) 250 { 251 dataLabel[m][n]=minLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i][j-1]); 252 } 253 } 254 } 255 } 256 } 257 } 258 else//非0行 259 { 260 if(j==0)//第0列，但不是第一行的：只判断上、右上两个方向 261 { 262 if(data[i-1][j]==data[i][j] && dataLabel[i-1][j]!=dataLabel[i][j])//像素值相同 && 标签不同：合并！ 263 { 264 //把所有的大标签替换为当前两个标签中的一个较小的值 265 //执行一次遍历 266 //cout<<"第"<<i<<"行"<<"第"<<j<<"列："<<"第"<<++replace<<"次替换"<<endl; 267 for(int m=0;m<nYSize;m++) 268 { 269 for(int n=0;n<nXSize;n++) 270 {//把大的标签替换为小的标签 271 if(dataLabel[m][n]==maxLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i-1][j])) 272 { 273 dataLabel[m][n]=minLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i-1][j]); 274 } 275 } 276 } 277 } 278 if(data[i-1][j+1]==data[i][j] && dataLabel[i-1][j=1]!=dataLabel[i][j])//像素值相同 && 标签不同：合并！ 279 { 280 //把所有的大标签替换为当前两个标签中的一个较小的值 281 //执行一次遍历 282 //cout<<"第"<<i<<"行"<<"第"<<j<<"列："<<"第"<<++replace<<"次替换"<<endl; 283 for(int m=0;m<nYSize;m++) 284 { 285 for(int n=0;n<nXSize;n++) 286 {//把大的标签替换为小的标签 287 if(dataLabel[m][n]==maxLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i-1][j+1])) 288 { 289 dataLabel[m][n]=minLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i-1][j+1]); 290 } 291 } 292 } 293 } 294 } 295 else if(j==nYSize-1)//非0行且最后一列的：判断左、左上、上三个方向 296 { 297 if(data[i][j-1]==data[i][j] && dataLabel[i][j-1]!=dataLabel[i][j])//像素值相同 && 标签不同：合并！ 298 { 299 //把所有的大标签替换为当前两个标签中的一个较小的值 300 //执行一次遍历 301 //cout<<"第"<<i<<"行"<<"第"<<j<<"列："<<"第"<<++replace<<"次替换"<<endl; 302 for(int m=0;m<nYSize;m++) 303 { 304 for(int n=0;n<nXSize;n++) 305 {//把大的标签替换为小的标签 306 if(dataLabel[m][n]==maxLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i][j-1])) 307 { 308 dataLabel[m][n]=minLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i][j-1]); 309 } 310 } 311 } 312 } 313 if(data[i-1][j-1]==data[i][j] && dataLabel[i-1][j-1]!=dataLabel[i][j])//像素值相同 && 标签不同：合并！ 314 { 315 //把所有的大标签替换为当前两个标签中的一个较小的值 316 //执行一次遍历 317 //cout<<"第"<<i<<"行"<<"第"<<j<<"列："<<"第"<<++replace<<"次替换"<<endl; 318 for(int m=0;m<nYSize;m++) 319 { 320 for(int n=0;n<nXSize;n++) 321 {//把大的标签替换为小的标签 322 if(dataLabel[m][n]==maxLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i-1][-1])) 323 { 324 dataLabel[m][n]=minLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i-1][j-1]); 325 } 326 } 327 } 328 } 329 if(data[i-1][j]==data[i][j] && dataLabel[i-1][j]!=dataLabel[i][j])//像素值相同 && 标签不同：合并！ 330 { 331 //把所有的大标签替换为当前两个标签中的一个较小的值 332 //执行一次遍历 333 //cout<<"第"<<i<<"行"<<"第"<<j<<"列："<<"第"<<++replace<<"次替换"<<endl; 334 for(int m=0;m<nYSize;m++) 335 { 336 for(int n=0;n<nXSize;n++) 337 {//把大的标签替换为小的标签 338 if(dataLabel[m][n]==maxLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i-1][j])) 339 { 340 dataLabel[m][n]=minLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i-1][j]); 341 } 342 } 343 } 344 } 345 346 } 347 else//非0行且（既不是第一列，也不是最后一列的）：判断左、左上、上、右上四个方向 348 { 349 if(data[i][j-1]==data[i][j] && dataLabel[i][j-1]!=dataLabel[i][j])//像素值相同 && 标签不同：合并！ 350 { 351 //把所有的大标签替换为当前两个标签中的一个较小的值 352 //执行一次遍历 353 //cout<<"第"<<i<<"行"<<"第"<<j<<"列："<<"第"<<++replace<<"次替换"<<endl; 354 for(int m=0;m<nYSize;m++) 355 { 356 for(int n=0;n<nXSize;n++) 357 {//把大的标签替换为小的标签 358 if(dataLabel[m][n]==maxLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i][j-1])) 359 { 360 dataLabel[m][n]=minLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i][j-1]); 361 } 362 } 363 } 364 } 365 if(data[i-1][j-1]==data[i][j] && dataLabel[i-1][j-1]!=dataLabel[i][j])//像素值相同 && 标签不同：合并！ 366 { 367 //把所有的大标签替换为当前两个标签中的一个较小的值 368 //执行一次遍历 369 //cout<<"第"<<i<<"行"<<"第"<<j<<"列："<<"第"<<++replace<<"次替换"<<endl; 370 for(int m=0;m<nYSize;m++) 371 { 372 for(int n=0;n<nXSize;n++) 373 {//把大的标签替换为小的标签 374 if(dataLabel[m][n]==maxLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i-1][-1])) 375 { 376 dataLabel[m][n]=minLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i-1][j-1]); 377 } 378 } 379 } 380 } 381 if(data[i-1][j]==data[i][j] && dataLabel[i-1][j]!=dataLabel[i][j])//像素值相同 && 标签不同：合并！ 382 { 383 //把所有的大标签替换为当前两个标签中的一个较小的值 384 //执行一次遍历 385 //cout<<"第"<<i<<"行"<<"第"<<j<<"列："<<"第"<<++replace<<"次替换"<<endl; 386 for(int m=0;m<nYSize;m++) 387 { 388 for(int n=0;n<nXSize;n++) 389 {//把大的标签替换为小的标签 390 if(dataLabel[m][n]==maxLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i-1][j])) 391 { 392 dataLabel[m][n]=minLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i-1][j]); 393 } 394 } 395 } 396 } 397 if(data[i-1][j+1]==data[i][j] && dataLabel[i-1][j+1]!=dataLabel[i][j])//像素值相同 && 标签不同：合并！ 398 { 399 //把所有的大标签替换为当前两个标签中的一个较小的值 400 //执行一次遍历 401 //cout<<"第"<<i<<"行"<<"第"<<j<<"列："<<"第"<<++replace<<"次替换"<<endl; 402 for(int m=0;m<nYSize;m++) 403 { 404 for(int n=0;n<nXSize;n++) 405 {//把大的标签替换为小的标签 406 if(dataLabel[m][n]==maxLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i-1][j+1])) 407 { 408 dataLabel[m][n]=minLabel(dataLabel[i][j],dataLabel[i-1][j+1]); 409 } 410 } 411 } 412 } 413 } 414 } 415 416 } 417 } 418 t=1; 419 //system("pause"); 420 cout<<"输出合并后的标签数组dataLabel:"<<endl; 421 for(i=0;i<nYSize;i++) 422 { 423 for(j=0;j<nXSize;j++) 424 { 425 if(dataLabel[i][j]>t) 426 { 427 t++; 428 } 429 cout<<setw(3)<<dataLabel[i][j]; 430 431 } 432 cout<<endl; 433 } 434 cout<<endl<<"t="<<t<<endl; 435 cout<<"联通区域标记算法结束end！！！"<<endl; 436 //system("pause"); 437 int max=0; 438 for(int i=0;i<nYSize;i++) 439 { 440 for(int j=0;j<nXSize;j++) 441 { 442 if(dataLabel[i][j]>max) 443 { 444 max=dataLabel[i][j]; 445 } 446 } 447 } 448 cout<<"maxLabel="<<max<<endl; 449 int *Pid=new int [max+1]; 450 int *Parea=new int [max+1]; 451 for(i=0;i<max+1;i++) 452 { 453 Pid[i]=i; 454 Parea[i]=0; 455 } 456 ///////////////////////////// 457 for(int i=0;i<nYSize;i++) 458 { 459 for(int j=0;j<nXSize;j++) 460 { 461 Parea[dataLabel[i][j]]++; 462 } 463 } 464 t=max+1; 465 for(i=1;i<t;i++) 466 { 467 468 cout<<"dataLabel为"<<i<<"的面积为:"<<Parea[i]<<endl; 469 } 470 471 double Xi=0,Si=0; 472 int NPatch=0; 473 for(i=0;i<t;i++) 474 { 475 if(Parea[i]!=0) 476 { 477 NPatch++; 478 Xi=Xi+Parea[i];//求出板块总面积 479 } 480 /*cout<<"NPatch="<<NPatch<<endl; 481 cout<<"Xi="<<Xi<<endl;*/ 482 } 483 cout<<"NPatch="<<NPatch<<endl; 484 //cout<<"Xi="<<Xi<<endl; 485 Xi=Xi/NPatch;//面积平均数 486 cout<<"Initial Value:Xi="<<Xi<<endl; 487 cout<<"Initial Value:Si="<<Si<<endl; 488 //计算出所有 489 for(i=1;i<t;i++) 490 { 491 if(Parea[i]!=0) 492 { 493 Si=Si+((Parea[i]-Xi)*(Parea[i]-Xi))/NPatch; 494 } 495 } 496 cout<<"方差="<<Si<<endl; 497 Si=sqrt(Si); 498 cout<<"Standard Deviation(标准差)="<<Si<<endl; 499 cout<<endl; 500 501 /****输出内容写出到文件当中****/ 502 ofstream ocout; 503 //ocout.open("result.csv"); 504 //ocout.open("result.txt"); 505 ocout.open("result.csv"); 506 /****将计算出的结果输出到屏幕****/ 507 ocout<<"PatchID"<<","<<"Area"<<","<<"CSD"<<endl; 508 for(i=1;i<t;i++) 509 { 510 if(Parea[i]!=0) 511 { 512 513 //ocout<<"Patch: Label="<<i<<setw(4)<<" Area="<<Parea[i]<<setw(10)<<"CSD="<<(Parea[i]-Xi)/Si<<endl; 514 ocout<<i<<","; 515 ocout<<Parea[i]<<","; 516 ocout<<(Parea[i]-Xi)/Si<<","<<endl; 517 } 518 } 519 /*******后面的这一部分没有太大的实质性用处，可有可无**********/ 520 const char *pszFormat = "GTiff"; 521 GDALDriver *poDriver; 522 char **papszMetadata; 523 524 poDriver = GetGDALDriverManager()->GetDriverByName(pszFormat); 525 526 if( poDriver == NULL ) 527 exit( 1 ); 528 529 papszMetadata = poDriver->GetMetadata(); 530 if( CSLFetchBoolean( papszMetadata, GDAL_DCAP_CREATE, FALSE ) ) 531 printf( "Driver %s supports Create() method.\n", pszFormat ); 532 if( CSLFetchBoolean( papszMetadata, GDAL_DCAP_CREATECOPY, FALSE ) ) 533 printf( "Driver %s supports CreateCopy() method.\n", pszFormat ); 534 535 /*释放读取文件用的指针*/ 536 CPLFree(pafScanline); 537 //关闭文件 538 GDALClose((GDALDatasetH)poDataset); 539 free(dataLabel); 540 free(data); 541 free(Parea); 542 free(Pid); 543 // 544 ocout.close(); 545 } 546 int minLabel(int a,int b) 547 { 548 return (a>b)?b:a; 549 } 550 int maxLabel(int a,int b) 551 { 552 return (a<b)?b:a; 553 } 554 double csd(int *Parea,int length) 555 { 556 return 0; 557 }